【正文】 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 2 總體方案設計 9 但其軟件驅(qū)動簡單，硬件電路調(diào)試方便，價格便宜，亮度大，能滿足本設計的要求。 綜合各方面考慮， 以上方案中選擇方案二，即 采用傳統(tǒng)的 7段數(shù)碼管作為顯示模塊。 重量檢測模塊 重量檢測模塊是電梯控制中一個關鍵的模塊，這關乎到電梯的安全運行。 住宅電梯一般載重為 1000kg，如果電梯的實際載重超過了安全值，電梯的牽引部分將會不穩(wěn)定甚至發(fā)生斷裂， 這 嚴重影響到電梯的安全性，所以重量檢測模塊選擇的標準 是 高精度 、高靈敏度 。 重量檢測的核心是稱重傳感器。 它的工作原理：傳感器輸 出的信號經(jīng) 運放差動放大器放大到一定值、 A/D 轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號后送入單片機進行顯示和過載判斷。用傳感器應先 考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，這點對正確 選用稱重傳感器至關重要，它關系到傳感器能否正常工作以及它的安全、使用壽命 乃至整個 衡器的可靠性和安全性。稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應變式等 8類，以 電阻 應變式使用最廣。 本設計中采用由珠海阿爾法機電科技有限公司生產(chǎn)的 DS112 電梯稱重傳感器 。 DS112 為非接觸式稱重傳感器，開關量輸出。 DS112 稱重傳感器和永磁磁鐵（圓磁鋼）配合使用，當傳感器探頭處的磁場強度大于一定值的時候，傳感器內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)，指示燈燃亮，輸出高電平信號，反之指 示燈熄滅，輸出低電平信號。利用這種原理，可以做到為電梯提供輕載、 滿 載、 超載等開關信號 聲音提示模塊 僅有顯示模塊給乘客的視覺反饋是不夠的，還要有聲音提示模塊給乘客的聽覺反饋。如果轎廂里或者門廳的乘客在低頭玩手機或者干其他事情，沒有注意到顯示模塊顯示的電梯信息，那么聲音提示模塊就能發(fā)揮作用了?，F(xiàn)有兩個方案如下： 方案一：采用美國 ISD公司的 2590 語音芯片，該語音芯片錄放時間為 90 秒。ISD2500 系列具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點。它的最大特點在于片內(nèi)E2PROM 容量為 480K，所以錄放時間長；有 10個地址輸入端，尋址能力可達 1024 位；最多能分 600 段；設有 OVF（溢出）端，便于多個器件級聯(lián)。但是價格較貴，表達內(nèi)容固定，只能表達錄音內(nèi)容。 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 2 總體方案設計 10 方案二：采用蜂鳴提示音提示 。 當轎箱到達所需的樓層時，蜂鳴器響，提示乘客到達了 所按下的樓層 ，另外可以作為緊急停止時的報警提示信號，其軟件驅(qū)動、硬件電路調(diào)試非常簡潔方便，而且價格便宜， 能夠用不同的聲音頻率 表達不同的意思。 目前有很多聲音提示都是用的蜂鳴器， 本設計為 8 層電梯，蜂鳴器完全可以滿足本設計的要求。 根據(jù)實際的設計需要，本設計采用第二個方案。 報警模塊 報警模塊分為緊急情況報警模塊和超重報警模塊兩部分。 緊急情況報警模塊位 于轎廂內(nèi)部，是電梯發(fā)生緊急情況時的安全保障。其作用是 當電梯突然發(fā)生故障使轎箱內(nèi)的人被困或者乘 客發(fā)生突發(fā)狀況時，通過按下緊急停止按鈕，可以清除所有呼叫信號， 將電梯直接運行至一樓，并發(fā)出報警信號。 這時 小區(qū)保衛(wèi)人員知道電梯有緊急情況發(fā)生， 就會 積極采取措施施救，確保人員安全。 超重報警結(jié)合了重量檢測模塊和聲音提示模塊，是在電梯超重時給乘客提示的模塊。其工作過程是先由重量檢測模塊將轎廂里的乘客總重量轉(zhuǎn)換為電信號傳送給單片機，再由單片機程序判斷電梯是否超重，如果判斷為超重，則單片機發(fā)出指令使電梯不能起動，并且由聲音提示 模塊發(fā)出報警信號，提示乘客轎廂里面人員過多，已經(jīng)超重。待到多余乘客退出轎廂，重量達到要求，電梯再次恢復起點。這是為了保證電梯的安全運行環(huán)境，延長電梯壽命，提高其安全性。 本章小結(jié) 本章對基于單片機的電梯控制系統(tǒng)方案進行了總體設計，并對各個模塊既有方案進行了初步的選擇。這些模塊有 電梯控制系統(tǒng)方案選擇、位置檢測模塊 、 單片機控制方案選擇、聲音提示模塊、位置顯示模塊、 重量檢測模塊和 報警模塊 ，方案的選擇是第一步，本章起到了引導作用。重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 11 3 系統(tǒng) 硬件 設計 在設計的 基于單片機的電梯控制系統(tǒng) 中 ，以一片 AT89S52 單片機為主控器的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的主要運行過程就是采集請求信號，然后通過單片機存儲、識別和判斷，再輸出 相應的控制信號并控制拖動電機動作、門控電機動作和 顯示模塊變化。硬件系統(tǒng)的結(jié)構框圖如下： 圖 硬件系統(tǒng)結(jié)構框圖 單片機 AT89S52 介紹 單片微型計算機 (Single Chip Micro Computer)簡稱單片機，它是把組成微型計算機的各功能部件：中央處理單元 CPU、一定容量的隨機存儲器 RAM 和只讀存儲器 ROM、定時器 /計數(shù)器 、 I/O 接口電路以及串行口等制作在一塊芯片中的計算機，具有微型 計算機的基本功能。 本設計系統(tǒng)選用的微控制器是美國 ATME公司 生產(chǎn)的低電壓高性能 CMOS 8 位單片機 AT89S52。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和 系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。 AT89S52 單片機的功能十分強大，其主要性能有：（ 1） 與 MCS51單片機 產(chǎn)品兼容； （ 2） 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 ； （ 3） 1000 次擦寫周期； （ 4） 全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz； （ 5） 三級加密 程序存儲器 ； （ 6） 32 個可編程 I/O口線； （ 7）三個 16 位 定時器 /計數(shù)器 ； （ 8） 8 個 中斷源 ； （ 9） 全雙工 UART 串行通道； （ 10）重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 12 低功耗空閑和掉電模式； （ 11） 掉電后中斷可喚醒； （ 12） 看門狗定時器 ； （ 13） 雙數(shù)據(jù)指針； （ 14） 掉電 標識符 。 單片機 AT89S52 引腳功能說明 單片機 AT89S52 引腳定義見圖 圖 AT89S52引腳圖 (1)Vcc：電源電壓 (2)GND：地 (3)P0 口 P0 口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏輯電平。對 P0 端口寫 “ 1”時， 引腳 用作高阻抗輸入。當訪問外部 程序 和數(shù)據(jù)存儲器 時， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉 電阻。在 flash 編程 時， P0 口也用來接收指令 字節(jié) ；在 程序 校驗時，輸出指令字節(jié)。 程序 校驗時，需要外部上拉電阻。 (4)P1 口 P1 口 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收和輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 （ I1）， 和 還可以作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ） ，參見表 。 在 flash編程 和校驗時， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 13 表 P1 口引腳第二功能 引腳 第二功能 T2（ 定時器 /計數(shù)器 T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在 系統(tǒng)編程 用） MISO（在 系統(tǒng)編程 用） SCK（在 系統(tǒng)編程 用） (5)P2 口 P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖可驅(qū)動 (吸收和輸出電流 )4 個 TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入 口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低 時會輸出一個電流（ I）。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令）時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@RI）時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接受高位地址和一些控制信號。 (6)P3 口 P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。 P3口輸出緩沖級可驅(qū)動 (吸收或輸出電流 )4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 1 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ Il） P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 32所示：此外， P3 口還接受一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 表 P3 口引腳第二功能 引腳 第二功能 引腳 第二功能 P RXD(串行輸入口 ) P TXD(串行輸出口 ) P INTO(外中斷 0) P INT1(外中斷 1) P TO(定時 /計數(shù)器 0) P T1(定時 /計數(shù)器 1) P WR(外部數(shù)據(jù) 存儲器 寫選通 ) P RD(外部數(shù)據(jù) 存儲器 讀選通 ) 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 14 (7)RST 復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個 機器周期 以上高電平將是 單片機 復位 (8)ALE/PROG 當訪問外部 程序存儲器 或數(shù)據(jù) 存儲器 時， ALE（ 地址鎖存 允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 FLASH 存儲器 編程 期間，該 引腳 還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對 特殊功能寄存器 （ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該 引腳 會被微弱拉高， 單片機 執(zhí)行外部 程序 時，應設置 ALE禁止位無效。 (9)PSEN 程序 儲存允許（ PSEN）輸出是外部 程序存儲器 的讀選通信號，當 AT89S52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個 機器周期 兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 (10)EA/VPP 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部 程序存儲器 （地址為 0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被 編程 ，復位時內(nèi)部會鎖 存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 FLASH 存儲器 編程 時，該 引腳 加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件 使用 12V 編程電壓 Vpp。 (11)XTAL1 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 (12)XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機 AT89S52 存儲 器 介紹 AT89S52 把程序存儲器分開，各自有尋址系統(tǒng)，控制信號和功能。程序存儲器用來存放程序和始終要保留的常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲器常用來存放程序運行中所需要的常數(shù)或變量。其存儲器結(jié)構如圖 所示： 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 15 圖 AT89S52 存儲器 （ 1）數(shù)據(jù)存儲器 AT89S52 數(shù)據(jù)存儲器根據(jù)不同的尋址方式和不同的功能分成以下四個部分： ① DATA區(qū)： AT89S52的前 128字節(jié)內(nèi)部 RAM這部分主要是作為數(shù)據(jù)段稱為 DATA區(qū) ,指令用一個或兩個周期來訪問。通常我們把使用比較頻繁的變量或局部變量存儲在 DATA 段中。 ② 在數(shù)據(jù)段中也可通過 R0和 R1 采用間接尋址。數(shù)據(jù)段中有兩個小段，第一個子段包含四